KR20150077109A

KR20150077109A - 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법

Info

Publication number: KR20150077109A
Application number: KR1020130166002A
Authority: KR
Inventors: 홍성재
Original assignee: 엘아이지인베니아 주식회사
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-07

Abstract

본 발명에 따른 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법은 서셉터의 온도 측정과정에서 공정공간으로 공급되는 퍼지가스로 인해 발생되는 공정가스 플로우의 변화를 방지하기 위하여, 챔버 및 상기 챔버 내부에 배치되어 기판이 안착되는 서셉터 및 상기 챔버 내부에 배치되어 상기 서셉터를 가열하는 히터 및 상기 서셉터의 상측에 배치되며 상기 챔버 내부로 공정가스를 공급하는 토출공이 형성된 가스 공급부 및 상기 서셉터로부터 발생되는 광을 상기 토출공을 통해 센싱하는 광센서 및 상기 광 센서에 의해 센싱되는 상기 서셉터의 온도를 기반으로 상기 히터를 제어하는 히터 제어부를 포함한다. 이에, 본 발명에 따른 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법은 공정가스 플로우의 변화를 방지할 수 있는 바, 박막 증착의 균일성이 향상되고 박막 특성의 변형이 방지되어 양질의 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION AND METHOD FOR CONTROLLING TEMPERATURE THEREOF}

본 발명은 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 대한 증착공정이 수행되는 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 화학기상증착장치는 기판 상에 박막을 증착시키기 위한 장치이다. 그 중 금속 유기물 화학기상증착장치는 Ⅲ족 및 Ⅴ족 화합물을 챔버 내부로 공급하여 기판 상에 원하는 박막을 증착시킬 수 있다.

이때, 금속 유기물 화학기상증착장치는 박막을 증착하기 위해 고온의 환경에서 기판에 대한 증착공정을 수행한다. 이에, 금속 유기물 화학기상증착장치에서는 접촉식 온도계를 기판이나 서셉터에 설치하는 것이 어렵다. 따라서 금속 유기물 화학기상증착장치에서는 기판이나 서셉터의 온도를 측정하기 위하여 적외선 온도계(infrared thermometer) 또는 광고온계(optical pyrometer)와 같은 비접촉식 온도계가 사용되고 있다.

그 중 광고온계를 사용하는 종래 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1151212호(화학기상증착장치 및 화학기상증착장치의 가스공급유닛, 2013.05.23)에 개시된 바 있다.

상기 등록특허와 같이, 금속 유기물 화학기상증착장치는 광고온계를 공정 공간 내측에 배치시킬 수 없기 때문에 가스공급유닛을 관통하는 센싱관의 상측에 광고온계가 배치된다. 그리고 광고온계는 센싱관을 통해 기판이나 서셉터의 온도를 측정한다. 이때, 가스공급유닛으로부터 기판을 향해 공급되는 공정가스 중 일부가 공정 압력 변화와 인입되는 공정가스의 분자 밀도 차이로 인해 센싱관 내부로 역류할 수 있다. 이에, 상기 등록특허에서는 센싱관을 통해 불활성가스를 공급하여 공정가스의 센싱관 유입으로 인한 센싱관 및 광고온계의 오염을 방지한다.

그러나 상기 등록특허에서는 센싱관을 통해 공정 공간으로 유입되는 불활성가스로 인하여 기판을 향해 제공되는 공정가스의 플로우에 변화가 발생될 수 있다. 따라서 상기 등록특허는 공정가스 플로우의 변화로 인하여 박막 증착의 균일성이 저하되고, 더불어 박막의 특성이 변형될 수 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1151212호(화학기상증착장치 및 화학기상증착장치의 가스공급유닛, 2013.05.23)

본 발명의 목적은 서셉터의 온도 측정 과정에서 공정 공간으로 공급되는 퍼지가스로 인해 발생되는 공정가스 플로우의 변화를 방지할 수 있는 화학기상증착장치 및 이의 온도 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 화학기상증착장치는 챔버 및 상기 챔버 내부에 배치되어 기판이 안착되는 서셉터 및 상기 챔버 내부에 배치되어 상기 서셉터를 가열하는 히터 및 상기 서셉터의 상측에 배치되며 상기 챔버 내부로 공정가스를 공급하는 토출공이 형성된 가스 공급부 및 상기 서셉터로부터 발생되는 광을 상기 토출공을 통해 센싱하는 광센서 및 상기 광 센서에 의해 센싱되는 상기 서셉터의 온도를 기반으로 상기 히터를 제어하는 히터 제어부를 포함한다.

상기 화학기상증착장치는 상기 토출공과 상기 광센서 사이에 배치되며, 상기 서셉터로부터 발생되는 상기 광을 상기 광센서로 전달하는 광 전달부를 더 포함할 수 있다.

상기 광 전달부는 상기 서셉터로부터 발생되는 상기 광을 집광 또는 증폭할 수 있다.

상기 광센서는 복수 개로 구비되어 상기 서셉터의 중앙부와 테두리부에 대응되도록 행렬 배치될 수 있다.

상기 히터는 상기 서셉터의 중앙부에 대응되는 제 1가열부 및 상기 서셉터의 테두리부에 대응되는 제 2가열부를 포함하며, 상기 복수 개의 광센서는 상기 서셉터의 중앙부에 대응되는 영역에 행렬 배치되어 상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 센싱하는 제 1광센서 및 상기 서셉터의 테두리부에 대응되는 영역에서 행렬 배치되어 상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 센싱하는 제 2광센서를 포함할 수 있다.

상기 서셉터의 중앙부와 상기 서셉터의 테두리부에서 함께 발생되는 광을 상기 제 1광센서와 상기 제 2광센서가 함께 센싱할 수 있다.

상기 제 1광센서와 상기 제 2광센서 중 어느 한 행에 배치되는 광센서에 의해 상기 광이 센싱될 수 있다.

상기 제 1광센서와 상기 제 2광센서 중 어느 한 열에 배치되는 광센서에 의해 상기 광이 센싱될 수 있다.

상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 제 1광센서 중 한 열에 배치되는 제 1광센서가 센싱하고, 상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 제 2광센서 중 한 열에 배치되는 제 2광센서가 센싱할 수 있다.

상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 제 1광센서 중 한 행에 배치되는 제 1광센서가 센싱하고, 상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 제 2광세서 중 한 행에 배치되는 제 2광센서가 센싱할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 가스공급유닛은 기판을 향해 공정가스를 공급하는 토출공이 형성된 가스 공급부 및 서셉터로부터 발생되는 광을 상기 토출공을 통해 센싱하는 광센서를 포함하여, 상기 광센서에 의해 센싱되는 상기 서셉터의 온도를 기반으로 상기 히터의 온도가 제어되도록 할 수 있다.

상기 가스공급유닛은 상기 토출공과 상기 광센서 사이에 배치되며, 상기 서셉터로부터 발생되는 상기 광을 상기 광센서로 전달하는 광 전달부를 더 포함할 수 있다.

한편, 화학기상증착장치의 온도제어방법은 (a) 광센서가 서셉터의 중앙부 및 테두리부 중 적어도 어느 하나의 영역으로부터 발생되는 상기 광을 센싱하는 단계 및 (b) 상기 광을 기반으로 상기 서셉터의 중앙부 및 테두리부 중 적어도 어느 하나의 영역의 평균온도가 산출되는 단계 및 (c) 상기 평균온도를 기반으로 상기 히터를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 (a)단계는 상기 서셉터의 중앙부와 상기 서셉터의 테두리부에서 발생되는 광이 함께 센싱되며 상기 평균온도가 산출되고, 기설정된 기준온도와 상기 평균온도를 비교하여 상기 히터가 제어될 수 있다.

상기 (a)단계는 상기 서셉터의 중앙부에 대응되도록 배치되는 광센서와 상기 서셉터의 테두리부에 대응되도록 배치되는 광센서 중 어느 한 열에 배치되는 광센서에 의해 상기 광을 수광하여 상기 평균온도를 산출하고, 기설정된 기준온도와 상기 평균온도를 비교하여 상기 히터가 제어될 수 있다.

상기 (a)단계는 상기 서셉터의 중앙부에 대응되도록 배치되는 광센서와 상기 서셉터의 테두리부에 대응되도록 배치되는 광센서 중 어느 한 행에 배치되는 광센서에 의해 상기 광을 수광하여 상기 평균온도를 산출하고, 기설정된 기준온도와 상기 평균온도를 비교하여 상기 히터가 제어될 수 있다.

상기 (a)단계는 상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 서셉터의 중앙부에 대응되도록 배치되는 상기 광센서 중 한 열에 배치되는 광센서에 의해 수광하여 제 1평균온도가 산출되고, 상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 상기 서셉터의 테두리부에 대응되도록 배치되는 상기 광센서 중 한 열에 배치되는 광센서에 의해 수광하여 제 2평균온도가 산출되고, 상기 제 1평균온도와 상기 제 2평균온도의 비교결과에 따라 상기 히터가 제어될 수 있다.

상기 (a)단계는 상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 서셉터의 중앙부에 대응되도록 배치되는 상기 광센서 중 한 행에 배치되는 광센서에 의해 수광하여 제 1평균온도가 산출되고, 상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 상기 서셉터의 테두리부에 대응되도록 배치되는 상기 광센서 중 한 행에 배치되는 광센서에 의해 수광하여 제 2평균온도가 산출되고, 상기 제 1평균온도와 상기 제 2평균온도의 비교결과에 따라 상기 히터가 제어될 수 있다.

상기 (a)단계는 상기 서셉터로부터 상기 광이 발생되는 단계, 상기 광이 상기 토출공을 통과하는 단계 및 상기 토출공과 상기 수광부 사이에 배치되는 광 전달부에 의해 상기 광이 집광, 또는 증폭되어 상기 광센서로 전달되는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법은 공정가스 플로우의 변화를 방지할 수 있다. 이에, 박막 증착의 균일성이 향상되고 박막 특성의 변형이 방지되어 양질의 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법은 온도측정을 위해 구비되는 별도의 센싱관을 필요로 하지 않아 가스공급유닛 제작 및 유지보수의 편의성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법은 서셉터를 통해 기판의 정밀한 온도제어가 가능하여 박막 증착의 균일성이 향상되고 박막 특헝의 변형이 방지되어 양질의 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 실시예에 따른 화학기상증착장치를 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 실시예에 따른 화학기상증착장치를 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 실시예에 따른 수광부와 서셉터를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 실시예에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법을 나타낸 블록도이고,
도 5는 제 1실시예에 따른 광 수광 방법을 나타낸 도면이고,
도 6은 제 2실시예에 따른 광 수광 방법을 나타낸 도면이고,
도 7은 제 3실시예에 따른 광 수광 방법을 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. 본 실시예서는 유기 금속화합물을 포함한 공정가스를 이용하는 화학기상증착장치를 예를 들어 설명하도록 한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 이 이외에도 복수 개의 공정가스를 반응시켜 증착공정을 수행하는 각종 화학기상증착장치에 적용될 수 있음을 앞서 밝혀둔다.

도 1은 본 실시예에 따른 화학기상증착장치를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 화학기상증착장치(100, 이하, 증착장치라 칭한다.)는 증착장치(100)의 외형을 형성하는 챔버(110), 기판(S)을 지지하는 서셉터(130) 및 서셉터(130) 방향으로 제 1 및 제 2공정가스(G1, G2)를 공급하는 가스공급유닛(150)을 포함할 수 있다.

먼저, 챔버(110)는 증착장치(100)의 몸체를 형성한다. 그리고 챔버(110) 내측에는 기판(S)에 대한 증착공정이 수행되는 공정공간(110a)이 형성된다. 이때, 챔버(110)는 기판(S)에 대한 증착 효율을 높일 수 있도록 외부와 기밀 상태가 유지되도록 구비된다.

한편, 서셉터(130)는 챔버(110)의 공정공간(110a)에 배치된다. 서셉터(130)의 상면에는 기판(S)이 안착 및 수용되는 복수 개의 안착부(130a)가 형성될 수 있다. 이때, 안착부(130a)는 기판(S)의 크기에 대응되는 형상으로 구비되며, 서셉터(130)의 상부면으로부터 하향으로 단차지게 형성될 수 있다.

그리고 서셉터(130)는 서셉터 지지부(131)에 지지된다. 서셉터 지지부(131)는 챔버(110) 하측에 배치된 구동유닛(미도시)에 연결된다. 구동유닛은 서셉터 지지부(131)에 회전력을 제공하여 서셉터(130)가 회전되도록 한다. 또한, 구동유닛은 공정에 따라 서셉터(130)를 승강시킬 수 있다.

한편, 서셉터(130)의 내측공간에는 기판(S)을 간접 가열하는 히터(133)가 배치된다. 히터(133)는 고주파코일로 구비될 수 있는 제 1 및 제 2가열부(133a, 133c)를 포함한다. 여기서, 제 1가열부(133a)는 서셉터(130)의 중앙부에 대응되는 위치에 배치되고, 제 2가열부(133c)는 서셉터(130)의 테두리부에 대응되는 위치에 배치된다. 그리고 제 1 및 제 2가열부(133a, 133c)는 챔버(110) 외측에 배치되는 히터 제어부(135)에 연동되어 함께, 또는 개별 제어될 수 있다.

한편, 가스공급유닛(150)은 서셉터(130)의 상측에 배치된다. 가스공급유닛(150)은 외부의 가스공급원(미도시)과 연결된다, 이에, 가스공급유닛(150)은 가스공급원으로부터 제공되는 공정가스를 기판을 향해 제공한다.

다만, 본 실시예서는 유기 금속 화합물을 이용한 화학기상증착장치에 대하여 설명하고 있는 바, 가스공급유닛은 Ⅲ족 화합물을 포함하는 제 1공정가스(G1) 및 Ⅴ족 화합물을 포함하는 제 2공정가스(G2)를 기판(S)을 향해 확산시킬 수 있다. 여기서, 제 1공정가스(G1)는 트리메틸갈륨, 트리메틸인듐 및 트리메틸알루미늄 중 어느 하나의 소스를 포함하는 가스일 수 있고, 제 2공정가스(G2)는 암모니아 소스를 포함하는 가스일 수 있다.

한편, 이러한 가스공급유닛(150)의 상세한 구성에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 실시예에 따른 화학기상증착장치를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 수광부와 서셉터를 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 가스공급유닛(150)은 가스 공급부(151)를 포함한다.

가스 공급부(151)는 외부의 가스공급원(미도시)으로부터 제공되는 제 1 및 제 2공정가스(G1, G2)를 기판(S)을 향해 제공한다. 여기서, 제 1 및 제 2공정가스(G1, G2)는 각각 별도의 유로를 통해 가스 공급부(151)에 제공된다. 그리고 가스 공급부(151)의 내부에는 제 1 및 제 2공정가스(G1, G2)가 별로로 유입되는 제 1 및 제 2가스챔버(151a, 151c)가 적층되도록 구비될 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1가스챔버(151a)는 가스 공급부(151) 내의 상측에 형성된다. 그리고 제 2가스챔버(151c)는 가스 공급부(151) 내의 제 1가스챔버(151a) 하측에 별도의 공간으로 형성된다.

또한, 제 2가스챔버(151c) 하측에는 냉매챔버(151e)가 형성될 수 있다. 냉매챔버(151e)는 제 1 및 제 2가스챔버(151a, 151c)를 고온의 환경으로부터 격리시키기 위해 제 2가스챔버(151c)와 가스 공급부(151)의 저면 사이에 형성된다. 이때, 냉매챔버(151e)에는 냉각수 또는 냉각기체 등의 냉각 유체(Cooling fluid)가 공급 및 이동될 수 있다.

그리고 제 1 및 제 2가스챔버(151a, 151c)로 제공된 제 1 및 제 2공정가스(G1, G2)는 공정공간(110a)을 향해 각각 분사된다. 이를 위해, 가스 공급부(151)에는 제 1 및 제 2토출관(151b, 151d)이 배치된다.

제 1토출관(151b)은 제 1가스챔버(151a)로부터 제 2가스챔버(151c) 및 냉매챔버(151e)를 관통하여 제 1가스챔버(151a)와 공정공간(110a)이 연통되도록 한다. 그리고 제 2토출관(151d)은 제 2가스챔버(151c)로부터 냉매챔버(151e)를 관통하여 제 2가스챔버(151c)와 공정공간(110a)이 연통되도록 한다. 이러한 제 1 및 제 2토출관(151b, 151d)은 각각 복수 개로 구비되어 가스 공급부(151)의 전면적에 균일하게 배치될 수 있다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 증착장치(100)는 온도 감지부(170)를 포함한다.

온도 감지부(170)는 서셉터(130)로부터 발생되는 광을 제 1토출관(151b)의 토출공을 통해 수광하는 수광부(171) 및 수광부(171)에 연동되어 수광되는 광을 기반으로 서셉터(130)의 온도를 측정하는 온도 측정부(173)를 포함할 수 있다.

먼저, 수광부(171)는 광고온계로 구비될 수 있는 복수 개의 광센서(171a, 171a')를 포함한다. 광센서(171a)는 가스 공급부(151)에 설치된다. 구체적으로, 광센서(171a)는 제 1가스챔버(151a) 내측에 배치되거나, 가스 공급부(151)의 상단에서 제 1가스챔버(151a)와 연통된 별도의 공간에 배치될 수 있다.

이때, 광센서(171a)는 복수 개의 제 1토출관(151b) 중 일부 제 1토출관들의 상측에서 행렬 배치될 수 있다(여기서, 가스 공급부의 중심으로부터 테두리를 향해 배치된 광센서들을 한 열의 광센서, 한 열의 광센서에 대하여 교차하도록 배치되는 광센서들을 한 행의 광센서라 칭한다.). 이때, 광센서(171a)는 제 1 및 제 2가열부(133a, 133c)에 의해 가열되는 서셉터(130)의 중앙부(130c)와 테두리부(130e)에 대응되도록 배치된다.

즉, 서셉터(130)의 중앙부(130c)에 대응되는 위치에는 제 1광센서(171aa)가 행렬 배치되고, 서셉터(130)의 테두리부(130e)에 대응되는 위치에는 제 2광센서(171ac)가 행렬 배치된다. 이러한, 제 1 및 제 2광센서(171aa, 171ac)는 기판(S)에 대한 증착공정에서 토출공을 통해 제공되는 서셉터(130)의 중앙부(130c) 및 테두리부(130e)로부터의 광을 수광한다.

한편, 광센서(171a)와 제 1토출관(151b) 사이에는 광 전달부(190)가 배치된다. 이러한, 광 전달부(190)는 렌즈로 구성될 수 있다. 광 전달부(190)는 서셉터(130)로부터 발생되어 토출공을 통과한 광을 집광 또는 증폭하여, 광이 수광부(171)로 전달되도록 한다.

한편, 온도 측정부(173)는 제 1 및 제 2광센서(171aa, 171ac)에서 감지된 광을 기반으로 서셉터(130)의 중앙부(131c)와 테두리부(131e)의 온도를 측정한다. 이때, 온도 측정부(173)는 측정된 서셉터(130)의 평균온도를 산출하고, 메인 제어부(200)는 산출된 평균온도를 통해 히터(133)가 제어되도록 할 수 있다.

한편, 이하에서는 참조된 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 화학기상증착장의 온도제어방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 실시예에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법을 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 증착장치(100)의 온도제어방법은 수광부(171)가 가스 공급부(151)에 형성된 토출공을 통해 광을 수광한다(S100). 이때, 챔버(110) 내에서는 기판(S)에 대한 증착공정이 수행되고 있는 상태일 수 있다.

광의 수광단계를 구체적으로 살펴보면, 먼저, 기판(S)에 대한 증착공정에서 히터(133)에 의해 가열되는 서셉터(130)로부터 광이 발생된다. 광은 상측에 배치된 토출공을 통해 가스 공급부(151) 내로 유입될 수 있다. 이때, 광 전달부(190)는 제 1토출관(151b)의 토출공을 통해 제 1가스챔버(110) 내로 제공되는 광을 집광 또는 증폭하여 광이 광센서(171a)로 제공되도록 한다. 그리고 온도 측정부(173)에서는 수광부(171)로 수광된 광에 따라 서셉터(130)의 온도를 측정한다.

이때, 온도 감지부(170)는 행렬 배치된 광센서(171a)에 의해 서셉터(130)의 중앙부(130c) 및 테두리부(130e) 중 적어도 어느 하나의 온도에 대한 평균 온도를 산출한다(S200). 그리고 온도 측정부(173)에 연동된 메인 제어부(200)는 산출된 평균온도를 기반으로 히터(133)를 제어한다(S300). 이에, 히터(133)는 기판(S)에 공정에 따른 온도로 서셉터(130)를 가열하여 기판(S)이 간접 가열되도록 할 수 있다.

한편, 이하에서는 본 발명에 따른 광센서의 광 수광 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 5는 제 1실시예에 따른 증착장치(100)의 광 수광 방법을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제 1실시예에 따른 온도제어방법은 서셉터(130)의 중앙부(130c)에 대응되도록 배치된 제 1광센서(171aa)와, 서셉터(130)의 테두리부(130e)에 대응되도록 배치된 제 2광센서(171ac)가 서셉터(130)의 중앙부(130c)와 서셉터(130)의 테두리부(130e)에서 발생된 광을 함께, 또는 개별적으로 수광할 수 있다.

즉, 제 1가열부(133a)에 대응되도록 행렬 배치된 제 1광센서(171aa)는 서셉터(130)의 중앙부(130c)로부터 발생되어 광 전달부(190)를 거친 광을 수광하고, 제 2가열부(133c)에 대응되도록 행렬 배치된 제 2광센서(171ac)는 서셉터(130)의 테두리부(130e)로부터 발생되어 광 전달부(190)를 거친 광을 수광한다. 이때, 온도 측정부(173)는 제 1 및 제 2광센서(171aa, 171ac)로 수광된 광을 기반으로 서셉터(130)의 평균온도를 산출한다.

그리고 메인 제어부(200)는 기설정된 기준온도와 수광부(171)를 통해 온도 측정부(173)에서 산출된 서셉터(130)의 평균온도를 비교한다. 그리고 메인 제어부(200)는 히터 제어부(135)를 통해 히터(133)의 온도가 제어되도록 할 수 있다. 즉, 증착장치(100)에서는 산출된 서셉터(130)의 평균온도가 기준온도보다 낮은 경우, 히터(133)를 제어하여 서셉터(130)의 평균온도가 상향 제어되도록 할 수 있고, 산출된 평균온도가 기준온도보다 높을 경우, 히터(133)를 제어하여 서셉터(130)의 평균온도가 하향 제어되도록 할 수 있다.

더불어, 메인 제어부(200)는 제 1 및 제 2광센서(171aa, 171ac)를 통해 얻어진 서셉터 중앙부(130c)와 테두리부(130e)의 온도를 상호 비교하며, 서셉터(130) 중앙부(130c) 및 서셉터(130) 테두리(130e)부 중 적어도 어느 하나의 온도를 제어하며 서셉터(130)의 온도가 균일해지도록 히터(133)를 제어할 수 있다.

이에, 서셉터(130)는 기판(S)에 대한 증착공정에 알맞은 온도로 기판(S)의 온도가 제어되도록 할 수 있다.

도 6은 제 2실시예에 따른 광 수광 방법을 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제 2실시예에 따른 온도제어방법은 서셉터(130)의 중앙부(130c)에 대응되도록 배치된 한 행의 제 1광센서(171aa)와 서셉터(130)의 테두리부(130e)에 대응되도록 배치된 한 행의 제 2광센서(171ac)가 서셉터(130)의 중앙부(130c)와 서셉터(130)의 테두리부(130e)에서 발생된 광을 개별적으로 수광할 수 있다.

즉, 제 1가열부(133a)에 대응되도록 배치된 한 행의 제 1광센서(171aa)는 서셉터(130)의 중앙부(130c)로부터 발생되어 광 전달부(190)를 거친 광을 수광한다. 이후, 또는 동시에 제 2가열부(133c)에 대응되도록 배치된 한 행의 제 2광센서(171ac)는 서셉터(130)의 테두리부(130e)로부터 발생되어 광 전달부(190)를 거친 광을 수광한다.

이에, 온도 측정부(173)는 서셉터(130)의 중앙부(130c)와 테두리부(130e)에서 각각 발생되어 한 행의 제 1광센서(171aa)와 한 행의 제 2광센서(171ac)로 각각 개별 수광된 광을 기반으로 서셉터(130)의 평균온도를 산출한다. 그리고 메인 제어부(200)는 기설정된 기준온도와 수광부(171)를 통해 온도 측정부(173)에서 산출된 서셉터(130)의 평균온도를 비교하여 히터 제어부(135)를 통해 히터(133)의 온도가 제어되도록 할 수 있다.

또한, 온도 측정부(173)는 한 행의 제 1광센서(171aa)와 한 행의 제 2광센서(171ac)로 각각 개별 수광된 광을 통해 얻어진 서셉터(130) 중앙부(130c)와 서셉터(130) 테두리부(130e)의 평균온도를 각각 산출할 수 있다. 즉, 온도 측정부(173)는 한 행의 제 1광센서(171aa)로 수광된 광을 통해 서셉터(130)의 중앙부(130c)의 평균온도를 산출하고, 한 행의 제 2광센서(171ac)로 수광된 광을 통해 서셉터(130)의 테두리부(130e)의 평균온도를 산출한다.

이때, 메인 제어부(200)는 서셉터(130) 중앙부(130c)와 서셉터(130) 테두리부(130e)의 평균온도를 상호 비교할 수 있다. 그리고 메인 제어부(200)는 서셉터(130) 중앙부(130c) 및 서셉터(130) 테두리부(130e)의 온도 중 적어도 어느 하나를 개별 제어하며, 서셉터(130)의 중앙부(130c)와 테두리부(130e)의 온도가 균일해지도록 제어할 수 있다.

도 7은 제 3실시예에 따른 광 수광 방법을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제 3실시예에 따른 온도제어방법은 서셉터(130)의 중앙부(130c)에 대응되도록 배치된 한 열의 제 1광센서(171aa)와 서셉터(130)의 테두리부(130e)에 대응되도록 배치된 한 열의 제 2광센서(171ac)가 서셉터(130)의 중앙부(130c)와 서셉터(130)의 테두리부(130e)에서 발생된 광을 함께, 또는 개별적으로 수광할 수 있다.

즉, 제 1가열부(133a)에 대응되도록 배치된 한 열의 제 1광센서(171aa)는 서셉터(130)의 중앙부(130c)로부터 발생되어 광 전달부(190)를 거친 광을 수광한다. 이후, 또는 동시에 제 2가열부(133c)에 대응되도록 배치된 한 열의 제 2광센서(171ac)는 서셉터(130)의 테두리부(130e)로부터 발생되어 광 전달부(190)를 거친 광을 수광한다.

이에, 온도 측정부(173)는 서셉터(130)의 중앙부(130c)와 테두리부(130e)에서 각각 발생되어 한 열의 제 1광센서(171aa)와 한 열의 제 2광센서(171ac)로 수광된 광을 기반으로 서셉터(130) 중앙부(130c)와 테두리부(130e)의 평균온도(서셉터의 평균온도)를 함께 산출한다. 그리고 메인 제어부(200)는 기설정된 기준온도와 수광부(171)를 통해 온도 측정부(173)에서 산출된 서셉터(130)의 평균온도를 비교하여 히터 제어부(135)를 통해 히터(133)의 온도가 제어되도록 할 수 있다.

또한, 온도 측정부(173)는 한 열의 제 1광센서(171aa)와 한 열의 제 2광센서(171ac)로 각각 수광된 광을 통해 얻어진 서셉터(130) 중앙부(130c)와 서셉터(130) 테두리부(130e)의 평균온도를 각각 산출할 수 있다. 즉, 온도 측정부(173)는 한 열의 제 1광센서(171aa)로 수광된 광을 통해 서셉터(130) 중앙부(130c)의 평균온도를 산출하고, 한 행의 제 2광센서(171ac)로 수광된 광을 통해 서셉터(130)의 테두리부(130e)의 평균온도를 산출한다.

이때, 메인 제어부(200)는 서셉터(130) 중앙부(130c)와 서셉터(130) 테두리부(130e)의 온도를 상호 비교할 수 있다. 그리고 메인 제어부(200)는 서셉터(130) 중앙부(130c) 및 서셉터(130) 테두리부(130e) 중 적어도 어느 하나의 온도를 개별 제어하며, 서셉터(130)의 중앙부(130c)와 테두리부(130e)의 온도가 균일해지도록 제어할 수 있다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 증착장치는 서셉터 중앙부와 테두리부의 온도를 함께, 또는 개별 감지할 수 있다. 이에, 증착장치는 서셉터의 평균온도를 기설정된 온도와 비교하며 히터를 통해 서셉터의 온도를 제어하거나, 서셉터의 중앙부와 테두리부의 온도를 상호 비교하며 서셉터의 온도를 제어할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 화학기상증착장치
110 : 챔버
130 : 서셉터
150 : 가스공급유닛
170 : 온도 감지부
190 : 광 전달부

Claims

챔버;
상기 챔버 내부에 배치되어 기판이 안착되는 서셉터;
상기 챔버 내부에 배치되어 상기 서셉터를 가열하는 히터;
상기 서셉터의 상측에 배치되며 상기 챔버 내부로 공정가스를 공급하는 토출공이 형성된 가스 공급부;
상기 서셉터로부터 발생되는 광을 상기 토출공을 통해 센싱하는 광센서; 및
상기 광 센서에 의해 센싱되는 상기 서셉터의 온도를 기반으로 상기 히터를 제어하는 히터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
제 1항에 있어서,
상기 토출공과 상기 광센서 사이에 배치되며, 상기 서셉터로부터 발생되는 상기 광을 상기 광센서로 전달하는 광 전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
제 2항에 있어서,
상기 광 전달부는 상기 서셉터로부터 발생되는 상기 광을 집광 또는 증폭하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
제 1항에 있어서,
상기 광센서는
복수 개로 구비되어 상기 서셉터의 중앙부와 테두리부에 대응되도록 행렬 배치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
제 4항에 있어서,
상기 히터는
상기 서셉터의 중앙부에 대응되는 제 1가열부 및
상기 서셉터의 테두리부에 대응되는 제 2가열부를 포함하며,
상기 복수 개의 광센서는
상기 서셉터의 중앙부에 대응되는 영역에 행렬 배치되어 상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 센싱하는 제 1광센서 및
상기 서셉터의 테두리부에 대응되는 영역에서 행렬 배치되어 상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 센싱하는 제 2광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
제 5항에 있어서,
상기 서셉터의 중앙부와 상기 서셉터의 테두리부에서 함께 발생되는 광을 상기 제 1광센서와 상기 제 2광센서가 함께 센싱하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
제 5항에 있어서,
상기 제 1광센서와 상기 제 2광센서 중 어느 한 행에 배치되는 광센서에 의해 상기 광이 센싱되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
제 5항에 있어서,
상기 제 1광센서와 상기 제 2광센서 중 어느 한 열에 배치되는 광센서에 의해 상기 광이 센싱되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
제 5항에 있어서,
상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 제 1광센서 중 한 열에 배치되는 제 1광센서가 센싱하고,
상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 제 2광센서 중 한 열에 배치되는 제 2광센서가 센싱하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
제 5항에 있어서,
상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 제 1광센서 중 한 행에 배치되는 제 1광센서가 센싱하고,
상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 제 2광세서 중 한 행에 배치되는 제 2광센서가 센싱하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
서셉터에 안착되어 히터에 의해 가열되는 기판을 향해 공정가스를 공급하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛에 있어서,
상기 기판을 향해 상기 공정가스를 공급하는 토출공이 형성된 가스 공급부; 및
상기 서셉터로부터 발생되는 광을 상기 토출공을 통해 센싱하는 광센서를 포함하여,
상기 광센서에 의해 센싱되는 상기 서셉터의 온도를 기반으로 상기 히터의 온도가 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제 11항에 있어서,
상기 토출공과 상기 광센서 사이에 배치되며, 상기 서셉터로부터 발생되는 상기 광을 상기 광센서로 전달하는 광 전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제 12항에 있어서,
상기 광 전달부는 상기 서셉터로부터 발생되는 상기 광을 집광 또는 증폭하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제 11항에 있어서,
상기 광센서는
복수 개로 구비되어 상기 서셉터의 중앙부와 테두리부에 대응되도록 행렬 배치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제 14항에 있어서,
상기 히터는
상기 서셉터의 중앙부에 대응되는 제 1가열부 및
상기 서셉터의 테두리부에 대응되는 제 2가열부를 포함하며,
상기 복수 개의 광센서는
상기 서셉터의 중앙부에 대응되는 영역에 행렬 배치되어 상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 센싱하는 제 1광센서 및
상기 서셉터의 테두리부에 대응되는 영역에서 행렬 배치되어 상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 센싱하는 제 2광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제 15항에 있어서,
상기 서셉터의 중앙부와 상기 서셉터의 테두리부에서 함께 발생되는 광을 상기 제 1광센서와 상기 제 2광센서가 함께 센싱하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제 15항에 있어서,
상기 제 1광센서와 상기 제 2광센서 중 어느 한 행에 배치되는 광센서에 의해 상기 광이 센싱되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제 15항에 있어서,
상기 제 1광센서와 상기 제 2광센서 중 어느 한 열에 배치되는 광센서에 의해 상기 광이 센싱되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제 15항에 있어서,
상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 제 1광센서 중 한 열에 배치되는 제 1광센서가 센싱하고,
상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 제 2광센서 중 한 열에 배치되는 제 2광센서가 센싱하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제 15항에 있어서,
상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 제 1광센서 중 한 행에 배치되는 제 1광센서가 센싱하고,
상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 제 2광세서 중 한 행에 배치되는 제 2광센서가 센싱하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
서셉터에 안착되어 히터에 의해 가열되는 기판을 향해 공정가스를 공급하는 토출공이 형성되는 가스 공급부 및 상기 서셉터로부터 발생되는 광을 상기 토출공을 통해 수광하기 위해 행렬 배치되는 광센서를 포함하는 화학기상증착장치의 온도제어방법에 있어서,
(a) 상기 광센서가 상기 서셉터의 중앙부 및 테두리부 중 적어도 어느 하나의 영역으로부터 발생되는 상기 광을 센싱하는 단계;
(b) 상기 광을 기반으로 상기 서셉터의 중앙부 및 테두리부 중 적어도 어느 하나의 영역의 평균온도가 산출되는 단계; 및
(c) 상기 평균온도를 기반으로 상기 히터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
제 21항에 있어서,
상기 (a)단계는
상기 서셉터의 중앙부와 상기 서셉터의 테두리부에서 발생되는 광이 함께 센싱되며 상기 평균온도가 산출되고,
기설정된 기준온도와 상기 평균온도를 비교하여 상기 히터가 제어되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
제 21항에 있어서,
상기 (a)단계는
상기 서셉터의 중앙부에 대응되도록 배치되는 광센서와 상기 서셉터의 테두리부에 대응되도록 배치되는 광센서 중 어느 한 열에 배치되는 광센서에 의해 상기 광을 수광하여 상기 평균온도가 산출되고,
기설정된 기준온도와 상기 평균온도를 비교하여 상기 히터가 제어되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
제 21항에 있어서,
상기 (a)단계는
상기 서셉터의 중앙부에 대응되도록 배치되는 광센서와 상기 서셉터의 테두리부에 대응되도록 배치되는 광센서 중 어느 한 행에 배치되는 광센서에 의해 상기 광을 수광하여 상기 평균온도가 산출되고,
기설정된 기준온도와 상기 평균온도를 비교하여 상기 히터가 제어되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
제 21항에 있어서,
상기 (a)단계는
상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 서셉터의 중앙부에 대응되도록 배치되는 상기 광센서 중 한 열에 배치되는 광센서에 의해 수광하여 제 1평균온도가 산출되고,
상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 상기 서셉터의 테두리부에 대응되도록 배치되는 상기 광센서 중 한 열에 배치되는 광센서에 의해 수광하여 제 2평균온도가 산출되고,
상기 제 1평균온도와 상기 제 2평균온도의 비교결과에 따라 상기 히터가 제어되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
제 21항에 있어서,
상기 (a)단계는
상기 서셉터의 중앙부로부터 발생되는 상기 광을 상기 서셉터의 중앙부에 대응되도록 배치되는 상기 광센서 중 한 행에 배치되는 광센서에 의해 수광하여 제 1평균온도가 산출되고,
상기 서셉터의 테두리부로부터 발생되는 상기 광을 상기 서셉터의 테두리부에 대응되도록 배치되는 상기 광센서 중 한 행에 배치되는 광센서에 의해 수광하여 제 2평균온도가 산출되고,
상기 제 1평균온도와 상기 제 2평균온도의 비교결과에 따라 상기 히터가 제어되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
제 21항에 있어서,
상기 (a)단계는
상기 서셉터로부터 상기 광이 발생되는 단계,
상기 광이 상기 토출공을 통과하는 단계 및
상기 토출공과 상기 수광부 사이에 배치되는 광 전달부에 의해 상기 광이 집광, 또는 증폭되어 상기 광센서로 전달되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화화기상증착장치의 온도제어방법.